建筑節(jié)能維護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)檢測結(jié)果的探討

張云清

摘 要：圍護結(jié)構(gòu)熱工性能對于建筑節(jié)能意義重大，對工程進行圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)現(xiàn)場檢測，是驗證建筑物節(jié)能效果的有效手段之一。通過熱計流法檢測維護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)，探討檢測結(jié)果與設(shè)計值之間的關(guān)系，對工程實際檢測將具有重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)場檢測，維護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)，熱流計法

1檢測結(jié)果的現(xiàn)狀

我單位于2008年開展建筑節(jié)能維護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)的檢測，根據(jù)歷年來檢測報告的結(jié)果來看，維護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)檢測值大于設(shè)計值，并且超出了設(shè)計值的1.2倍，而根據(jù)《陜西省建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗收規(guī)程》中規(guī)定：“建筑物維護結(jié)構(gòu)主體部位的傳熱系數(shù)不應(yīng)大于設(shè)計值的1.2倍”，因此造成施工中按照設(shè)計施工，檢測結(jié)果卻不符合設(shè)計要求的情況普遍存在。針對這種情況，我們探討存在問題的原因并能夠找出實際檢測的傳熱系數(shù)與其理論的（設(shè)計的）傳熱系數(shù)存在的聯(lián)系，則對工程實際檢測將具有重要的指導(dǎo)意義。

2檢測結(jié)果大于設(shè)計值的原因分析

2.1 檢測方法

根據(jù)《居住建筑節(jié)能檢測標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T 132-2009）和《公共建筑節(jié)能檢測標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T 177-2009）的有關(guān)規(guī)定，對已建成的建筑物外圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)，進行檢測，圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)現(xiàn)場檢測宜采用熱流計法。該方法是國家檢測標(biāo)準(zhǔn)的首選方法，在國際上也是公認(rèn)的方法，因此我們把熱流計法作為首選方法。

使用熱計流法在現(xiàn)場熱工性能檢測中主要注意以下幾點：

（1）測試位置的選擇，應(yīng)選擇有代表性的位置進行檢測，選擇的頂層測試位置（測試間）最好能兼顧墻體和屋面的熱阻測試。測點位置應(yīng)選擇能代表所測構(gòu)件的位置，不應(yīng)靠近門窗、熱橋、裂縫和有空氣滲漏的部位，不應(yīng)受加熱和制冷電器的直接影響。

（2）溫度傳感器在受檢維護結(jié)構(gòu)兩側(cè)表面安裝。內(nèi)表面溫度傳感器應(yīng)靠近熱流計安裝，外表面溫度傳感器宜在熱流計相對應(yīng)的位置安裝。表面溫度傳感器連同0.1 m長引線應(yīng)與被測表面緊密接觸，以真實反映被測表面的溫度，傳感器表面的輻射系數(shù)與被測構(gòu)件表面的輻射系數(shù)基木相同。

（3）注意陽光及環(huán)境輻射、熱流計表面空氣波動的影響。熱流計不得受陽光直射，圍護結(jié)構(gòu)被測區(qū)域的外表面宜避免雨雪侵襲和陽光直射。

2.2檢測條件

按照標(biāo)準(zhǔn)要求，工程竣工12個月后才能進行維護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)檢測，檢測時間宜選在最冷月，且應(yīng)避開氣溫劇烈變化的天氣。對設(shè)置采暖系統(tǒng)的地區(qū)，冬季檢測應(yīng)在采暖系統(tǒng)正常運行后進行；對未設(shè)置采暖系統(tǒng)的地區(qū)，應(yīng)在認(rèn)為適當(dāng)?shù)靥岣呤覂?nèi)溫度后進行檢測。在其它季節(jié)，可采取任工加熱或制冷的方式建立室內(nèi)外溫差。現(xiàn)在的工程在竣工后，都不能滿足檢測時間的條件，迫于交房壓力，檢測時間都不能達到竣工12個月之后，因此，存在檢測結(jié)果大于設(shè)計值的現(xiàn)象。

2.3工程實際做法

在檢測的一部分工程中，工程保溫做法改變原設(shè)計內(nèi)容，保溫材料的選擇和保溫材料的參數(shù)沒有達到設(shè)計要求，因此這些工程維護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)檢測結(jié)果肯定不符合設(shè)計值，這些工程不做討論。

現(xiàn)針對建筑維護結(jié)構(gòu)完全按照設(shè)計施工的情況進行討論。

2.4維護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)的設(shè)計值

在設(shè)計時，對外圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定是考慮熱橋后的平均值，而實際檢測則選擇的是建筑典型外墻面檢測，并沒有考慮平均傳熱系數(shù)，因此也有一定差異。

圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)計算公式為：

式中，R --圍護結(jié)構(gòu)傳熱阻，㎡·K·W-1；δi--圍護結(jié)構(gòu)i的厚度，m；λi--圍護結(jié)構(gòu)i的導(dǎo)熱系數(shù)，W·m-1·K-1。

圍護結(jié)構(gòu)干狀綜合傳熱系數(shù)即理論綜合傳熱系數(shù)，記作Kl，考慮到圍護結(jié)構(gòu)總傳熱熱阻包括內(nèi)外表面換熱熱阻和各材料熱阻，故其計算公式為：

式中，Rn為圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面換熱阻，Rn=0.11㎡·K·W-1；Rw為圍護結(jié)構(gòu)外表面換熱阻，Rw=0.04㎡·K·W-1；其他參數(shù)同上。

實驗綜合傳熱系數(shù)記作Ks，考慮到圍護結(jié)構(gòu)總傳熱熱阻包括內(nèi)外表面換熱熱阻和各材料熱阻，故用算術(shù)平均法計算Ks的方法見公式：

式中，Rn—圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面換熱阻，Rn=0.11m2·K·W-1；Rw—圍護結(jié)構(gòu)外表面換熱阻，Rw=0.04m2·K·W-1； —測點內(nèi)表面某時刻的溫度，℃；

—測點外表面某時刻的溫度，℃；qi—測點內(nèi)表面某時刻的熱流密度，W·m-2。

2.5材料導(dǎo)熱系數(shù)

材料的導(dǎo)熱系數(shù)是指在穩(wěn)定傳熱條件下，1m厚的材料在兩側(cè)表面溫差為1K時，1秒內(nèi)通過1平方米面積傳遞的熱量，單位為W/m·K。在設(shè)計中材料導(dǎo)熱系數(shù)的取值應(yīng)該是針對干狀的。保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)與材料的密度和濕度有關(guān)，而在實際施工中，建筑節(jié)能工程施工完成后，保溫材料有一個吸濕過程，導(dǎo)致保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)偏離設(shè)計值，而建筑圍護結(jié)構(gòu)材料一般為多孔介質(zhì)，在施工中會吸入水分，或因為潮濕的空氣環(huán)境也會吸入水汽。由于在材料孔隙中含有氣（汽）和水，在圍護結(jié)構(gòu)傳熱過程中伴有流體擴散、相變等，引起傳熱傳質(zhì)的復(fù)雜性，因此不同的含水率會反映出不同的傳熱能力。因此維護結(jié)構(gòu)材料的導(dǎo)熱系數(shù)理論值與實際竣工后的實際測量值有一定偏差，導(dǎo)致維護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)的檢測值呈現(xiàn)波動狀況。而根據(jù)這些情況，我單位委托長安大學(xué)對檢測結(jié)果隨竣工時間之間的聯(lián)系進行了研究，研究表明，建筑建成初期的一定的時間內(nèi)，含濕量在升高，在竣工后50天左右達到最高，然后下降，在100天左右其下降開始趨于平穩(wěn)。在建筑建成初期，其外層保溫材料有一個吸濕過程，這個過程持續(xù)近50左右天，由于這個過程很短，很難通過多個實驗次數(shù)得到這期間的傳熱系數(shù)的變化規(guī)律，因此檢測時間應(yīng)避開竣工50天之內(nèi)。我單位實際情況是在竣工后委托單位委托后，到進現(xiàn)場檢測時間超過50天周期。

3結(jié)語

維護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)現(xiàn)場檢測受各方面條件的影響，在檢測時間不能滿足檢測標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下，通過檢測結(jié)果和研究，我們應(yīng)盡可能使檢測結(jié)果接近設(shè)計值：

3.1在實際檢測中應(yīng)選擇在北墻上進行，另外屋頂測點局部要做遮陽處理，且應(yīng)選擇在室外溫度相對較低的季節(jié)進行。

3.2在建筑建成初期，其圍護結(jié)構(gòu)外層保溫材料有一個吸濕過程，這個過程在竣工后將持續(xù)近50天左右天達到最大值。檢測時間應(yīng)該盡量避開這段時間。

3.3圍護結(jié)構(gòu)實驗綜合傳熱系數(shù)隨時間線性減小。